流體力學、泵與風機題庫

一、選擇題

1.流體運動的兩種重要參數是（A）。

（A）壓力、速度；（B）壓力、溫度；（C）比容、密度；比容、速度。

2.雷諾數Re可用來判別流體的流動狀態，當（A；時是紊流狀態。

（A）Re>2023（B）Re<2023；Re>1000；Re<1000o

3.流體流動時引起能量損失的重要因素是（D）o

（A）流體的壓縮性；（B）流體膨脹性；（C）流體的不可壓縮性；（D）流體

的粘滯性。

4.（C）管路各段阻力損失相同。

（A）短管管系；（B）串聯管系；（C）并聯管系；（D）分支管系。

5.溫度升高對流體粘度影響是（B）

（A）液體粘度上升，氣體粘度下降

（B）液體粘度下降，氣體粘度上升；

（C）液體和氣體粘度都上升；

（D）液體和氣體粘度都下降

6.下列四種泵中，相末流量最高的是（B）。

（A）離心泵；（B）軸流泵；（C）齒輪泵；（D）螺桿泵。

7、效率最高的葉輪葉片型式是（C）

（A）前向型（B）徑向型（C）后向型（D；軸向型

8、機械密封裝置屬于（B）

（A）級間密封裝置；IB）軸封裝置；（C）內密封裝置（D）填料密封裝置

9、站在電機側的端面，面對風殼，風輪為順時針旋轉的風機是（A）風機。

（A）右旋（B）左旋；（C）左右旋；

10、某臺水泵在運營過程中，出現了軸承潤滑不良，軸承處的機械摩擦比較嚴

重，轉速沒有明顯變化，這時相應地會出現（D）o

A.流量減小、揚程減少、電動機功率增大；

B.流量減小、揚程減少、電動機功率減小；

C.流量減小、揚程減少、電動機功率變化不明顯；

D.流量和揚程不變、電動機功率增大。

一、填空題

1.流體力學中三個重要力學模型是（1）連續介質模型（2）不可壓縮流體力學

模型（3）無粘性流體力學模型。

2.在現實生活中可視為牛頓流體的有水和空氣等。

3.流體靜壓力和流體靜壓強都是壓力的一種量度。它們的區別在于：前者是作用

在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強或某一點的壓

強。

4.均勻流過流斷面上壓強分布服從于水靜力學規律。

5.和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。

6.空氣在溫度為K,壓強為mmHg時的密度和容重分別為kg/m3和

N/m3o

7.流體受壓，體積縮小，密度增大的性質,稱為流體的壓縮性；流體受熱,體積膨

脹,密度減少的性質，稱為流體的熱脹性。

8.壓縮系數的倒數稱為流休的彈性模量，以來表達

9.1工程大氣壓等于98.07千帕,等于10m水柱氤等于735.6毫米汞柱高。

10.靜止流體任一邊界上壓強的變化，將等值地傳到其他各點（只要靜止不被破

壞），這就是水靜壓強等值傳遞的帕斯卡定律。

11.流體靜壓強的方向必然是沿著作用面的內法線方向。

12.液體靜壓強分布規律只合用于靜止、同種、連續液體。

13.靜止非均質流體的水平面是等壓面,等密面和等溫面。

14.測壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在需要測定的容器孔口上，另一

端開口，直接和大氣相通。

15.在微壓計測量氣體壓強時，其傾角為，測得cm則h=10cm。

16.作用于曲面上的水靜壓力的鉛直分力等于其壓力體內的水重。

17.通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。

18.流線不能相交（駐點處除外），也不能是折線，由于流場內任一固定點在同

一瞬間只能有一個速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。

19.靜壓、動壓和位壓之和以表達，稱為總壓。

20.液體質點的運動是極不規則的，各部分流體互相劇烈摻混,這種流動狀態稱為

紊流。

21.由紊流轉變為層流的臨界流速小于由層流轉變為紊流的臨界流速，其中

稱為上臨界速度，稱為下臨界速度。

22.對圓管來說，臨界雷諾數值。

23.圓管層流的沿程阻力系數僅與雷諾數有關,且成反比,而和管壁粗糙無關。

24.根據繁榮變化特性，尼古拉茲實驗曲線可分為五個阻力區，分別是層流區；

臨界區；紊流光滑區；紊流過渡區和紊流粗糙區。

25.紊流過渡區的阿里恃蘇里公式為。

26.速度的大小、方向或分布發生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。

27.正方形形斷面管道（邊長為a）,其水力半徑R等于，當量直徑de等于。

28.正三角形斷面管道（邊長為a）,其水力半徑R等于，當量直徑de等于。

29.濕周是指過流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。

30.層流運動時，沿程阻力系數X與有關，紊流運動沿程阻力系數X在光滑管區與有關,

在過渡區與有關，在粗糙區與有關。

31.串聯管路總的綜合阻力系數S等于各管段的阻抗疊加。

32.并聯管路總的綜合阻力系數S與各分支管綜合阻力系數的關系為。管嘴與

孔口比較，假如水頭H和直徑d相同，其流速比V孔口/V管嘴等于，流量比Q孔

口/Q管嘴等于。

33.不可壓縮流體的空間三維的連續性微分方程是o

34.即氣流速度與本地音速相等,此時稱氣體處在臨界狀態。

35.淹沒出流是指液體通過孔口出流到另一個充滿液體的空間時的流動。

36.氣體自孔口、管路或條縫向外噴射所形成的流動,稱為氣體淹沒射流。

37.有旋流動是指流體微團的旋轉角速度在流場內不完全為零的流動。

38.幾何相似是指流動空間幾何相似。即形成此空間任意相應兩線段夾角相同,

任意相應線段長度保持一定的比例。

39.因次是指物理量的性質和類別。因次分析法就是通過對現象中物理量的因次

以及因次之間互相聯系的各種性質的分析來研究現象相似性的方法。他是一方

程式的因次和諧性為基礎的。

40.容積泵與風機又可分為往復式和回轉式。

41.根據流體的流動情況,可將泵和風機分為以下四種類別：離心式泵與風機；軸

流式泵與風機；混流式泵與風機和貫流式泵與風機。

42.風機的壓頭（全壓）是指單位體積氣體通過風機所獲的的能量噌量。

43.單位時間內泵或風機所輸送的流體量稱為流量。風機的容積流量，特指風機

進口處的容積流量。

44.泵或風機所提供的流量與設備自身效率之間的關系，用來表達。

45.泵或風機的工作點是泵與風機的性能曲線與管路的性能曲線的交點。

46.泵的揚程H的定義是：泵所輸送的單位重量流量的流體從進口至出口的能量

增值。

47.安裝角是指葉片進、出口處的切線與圓周速度反方向之間的交角。

48.泵和風機的全效率等于容積效率，水力效率及機械效率的乘積。

49.當泵的揚程一定期，增長葉輪轉速可以相應的減少輪徑。

50.附面層的分離發生在減速增壓區。附面層外主流區的流動屬于有勢流動。

附面層內的流動屬于有旋流動。

51.隨著壓力的增長，流體體積縮小；隨著溫度的升高，流體體積增大

52.鍋爐汽包壓力表讀數為9.604MPa,大氣壓力表的讀數為101.7kPa,汽包內

工質的絕對壓力為9.7057MPa

53.尼古拉茲實驗揭示，在紊流水力光滑管區，沿程阻力系數與雷諾數有關。

54.螺旋流是點渦和點匯的疊加。

55.串聯管道的流量特點是各管段中的流量相等；并聯管道的能量損失特點是各

并聯支管的能量損失都相同

56.離心式水泵按工作葉輪數FI分為單級泵利多級泵

57.泵與風機的損失有機械損失、容積損失和流動損失

58.比轉數是反映某一系列泵或風機在最高效率工況時其流量和揚程以及轉速的

一個綜合性參數。

59.FAF20—10—1型風機其中第一個F表達送風機，最后的F表達動葉可調

二、判斷題

1.當平面水平放置時，壓力中心與平面形心重合。對

2.一個工程大氣壓等于98kPa,相稱于10m水柱的壓強。對

3.靜止液體自由表面的壓強，一定是大氣壓。鉆

4.靜止液體的自由表面是一個水平面，也是等壓面。對

5.當靜止液體受到表面壓強作用后，將亳不改變地傳遞到液體內部各點。對

6.當相對壓強為零時，稱為絕對真空。錯

7.某點的絕對壓強小于一個大氣壓強時即稱該點產生真空。對

8.流場中液體質點通過空間點時，所有的運動要素不隨時間變化的流體叫恒定

流。對

9.恒定流時，流線隨的形狀不隨時間變化，流線不一定與跡線相重合。錯

10.漸變流過水斷面上動水壓強的分布規律可近似地看作與靜水壓強分布規律

相同。對

11.流線是光滑的曲線，不能是折線，流線之間可以相交。錯

12.一變直徑管段，A斷面直徑是B斷面直徑的2倍，則B斷面的流速是A斷

面流速的4倍。對

13.彎管曲率半徑Rc與管徑d之比愈大，則彎管的局部損失系數愈大。錯

14.隨流動雷諾數增大，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯

15.水泵的揚程就是指它的提水高度。錯

16.管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮

斷面處忽然縮小產生的局部水頭損失。錯

17.當流速分布比較均勻時\則動能修正系數的值接近于零。錯

18.流速分布越不均勻，動能修正系數的值越小。錯

19.在水流過水斷面面積相等的前提下，濕周愈大，水力半徑愈小。對

20.圓形管的直徑就是其水力半徑。錯

21.為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯

22.在研究紊流邊界層的阻力特性時，所謂粗糙區是指粘性底層的實際厚度△

小于粗糙高度。對

23.水泵的安裝高度取決于水泵的允許真空值、供水流量和水頭損失。對

24.大孔口與小孔口都可認為其斷面上壓強、流速分布均勻，各點作用水頭可

以認為是一常數。錯

25.水泵填料密封的填料箱處不允許有任何滴水現象.錯

26.軸流式泵與風機合用于當能頭變化大時，規定流量變化不大的場合。對

27.大容量高參數的多級泵采用平衡孔或平衡管平衡軸向推力。錯

28.我國離心式風機的支承與傳動方式已經定型，共有A.B.C.D四種型式。錯

29.泵與風機的最佳工況點是效率最高時所相應的工況點。對

30.虹吸管虹吸高度取決于管內真空值。錯

31.靜止流體中任意一點的靜壓力不管來自哪個方向均相等。對

32.壓力表實際測得的壓力是絕對壓力。錯

33.作用在流體上的靜壓力為質量力。錯

34」也負不可壓縮流體是指沒有粘性旦密度為常數的流體。對

三、簡答題

1.什么是粘滯性？什么是牛頓內摩擦定律？不滿足牛頓內摩擦定律的流體是

牛頓流體還是非牛頓流體？

答：粘滯性是當流體流動時,在流體內部顯示出的內摩擦力性質。

牛頓內摩擦定律是：；不滿足牛頓內摩擦定律的流體是非牛頓流體。

2.在流體力學當中，三個重要的力學模型是指哪三個？

答：（1）連續介質；（2）無粘性流體；（3）不可壓縮流體。

3.什么是抱負流體？

答:抱負流體即指無粘性流體,是不考慮流體的粘性的抱負化的流體。

4.什么是實際流體？

答：考慮流體的粘性的流體。

5.什么是不可壓縮流體？

答：不計流體的壓縮性和熱脹性的而對流體物理性質的簡化。

6.為什么流體靜壓強的方向必垂直作用面的內法線？

答：由于流體在靜止時,不能承受拉力和切力,所以流體靜壓強的方向必然是沿著

作用面的內法線方向。

7.為什么水平面必是等壓面？

答：由于深度相等的點,壓強也相同，這些深度相同的點所組成的平面是一個水平

面,可見水平面是壓強處處相等的面，即水平面必是等壓面。

8.什么是等壓面？滿足等壓面的三個條件是什么？

答：在同一種液體中，假如各處的壓強均相等由各壓強相等的點組成的面稱為等

壓面。滿足等壓面的三個條件是同種液體連續液體靜止液體。

9.什么是阿基米德原理？

答:無論是潛體或浮體的壓力體均為物體的體積,也就是物體排開液體的體積。

10.潛體或浮體在重力G和浮力P的作用，會出現哪三種情況？

答：（1）重力大于浮九則物體下沉至底；（2）重力等于浮力,則物體可在任一

水深處維持平衡；（3）重力小于浮力，則物體浮出液體表面，直至液體下部分所

排開的液體重量等于物體重量為止。

11.等角速旋轉運動液體的特性有那些？

答：（1）等壓面是繞鉛直軸旋轉的拋物面簇；（2）在同一水平面上的軸心壓強

最低,邊沿壓強最高。

12.什么是絕對壓強和相對壓強？

答：絕對壓強：以毫無一點氣體存在的絕對真空為零點起算的壓強。

相對壓強:本地同高程的大氣壓強為零點起算的壓強。

13.什么叫自由表面？

答：和大氣相通的表面叫自由表面。

14.什么是流線？什么是跡線？流線與跡線的區別是什么？

答：流線是某一瞬時在流場中畫出的一條空間曲線，此瞬時在曲線上任一點的

切線方向與該點的速度方向重合,這條曲線叫流線。

區別：跡線是流場中流體質點在一段時間過程中所走過的軌跡線。流線是由無究

多個質點組成的，它是表達這無究多個流體質點在某一固定瞬間運動方向的曲

線。而跡線則是在時間過程中表達同一流休質點運動的曲線。

15.什么是流場？

答：我們把流體流動占據的空間稱為流場，流體力學的重要任務就是研究流場中

的流動。

16.什么是歐拉法？

答:通過描述物理量在空間的分布來研究流體運動的方法稱為歐拉法。

17.什么是拉格朗日法？

答:通過描述每一質點的運動達成了解流體運動的方法。

18.什么是恒定流動？什么是非恒定流動？

答：動平衡的流動，各點流速不隨時間變化，由流速決定的壓強、粘性力也不隨

時間變化，這種流動稱之為恒定流動反之為非恒定流動。

19.什么是沿程損失？

答：在沿程不變的管段上，流動阻力沿程也基本不變，稱這類阻力為沿程阻九克

服沿程阻力引起的能量損失為沿程損失。

20.什么是局部損失？

答：在邊壁急劇變化的區域，阻力重要地集中在該區域中及其附近,這種集中分布

的阻力稱為局部阻力。克服局部阻力的能量損失為局部損失。

21.什么叫孔口自由出流和淹沒出流？

答：在容器側壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣中，稱為孔

口自由出流。如出流到充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。

22.什么是有旋流動？什么是無旋流動？

答：流體微團的旋轉角速度不完全為零的流動稱為有旋流動，流場中各點旋轉角

速度等于零的運動,成為無旋運動。

23.在流體力學中,拉格朗曰分析法和歐拉分析法有何區別？

答：拉格朗曰法著眼于流體中各質點的流動情況跟蹤每一個質點觀測與分析該

質點的運動歷程然后綜合足夠多的質點的運動情況以得到整個流體運動的規

律。

歐拉法著眼于流體通過空間各固定點時的運動情況它但是問這些流體運動情

況是哪些流體質點表現出來的也不管那些質點的運動歷程因此拉格朗日分析法

和歐拉分析法是描述流體的運動形態和方式的兩種不同的基本方法。

24.什么叫流管、流束、過流斷面和元流？

答：在流場內，取任意非流線的封閉曲線L,經此曲線上所有點做流線，這些流線

組成的管狀流面，稱為流管。流管以內的流體，稱為流束。垂直于流束的斷面稱

為流束的過流斷面，當流束的過流斷面無限小時,這根流束就稱為元流。

25.什么是入口段長度？對于層流、紊流分別用什么表達？

答：從入口到形成充足發展的管流的長度稱為入口段長度，以表達。對于層流：

;對于紊流：。

26.什么是單位壓能？

答：是斷面壓強作用使流體沿測壓管所能上升的高度，水力學中稱為壓強水頭，

表達壓力作功所能提供應單位重量流體的能量，稱為單位壓能。

27.什么是滯止參數？

答:氣流某斷面的流速，設想以無摩擦絕熱過程減少至零時，斷面各參數所達成的

值，稱為氣流在該斷面的滯止參數。滯止參數一下標“0”表達。

28.氣流速度與斷面的關系有哪幾種？

答：M<1為亞音速流動，說明速度隨斷面的增大而減慢；隨斷面的減少而加快。

M>1為超音速流動，說明速度隨斷面的增大而加快；隨斷面的減少而減慢。M=1

既氣流速度與本地音速相等,此時稱氣體處在臨界狀態。

29.什么是幾何相似、運動相似和動力相似？

答：幾何相似是指流動空間幾何相似，即形成此空間任意相應兩線段交角相同，

任意相應線段長度保持一定的比例。

運動相似是指兩流動的相應流線幾何相似，即相應點的流速大小成比例，方向相

同。

動力相似是指規定同名力作用，相應的同名力成比例.

30.要保證兩個流動問題的力學相似所必須具有的條件是什么？

答:假如兩個同一類的物理現象,在相應的時空點上，各標量物理量的大小成比例,

各向量物理量除大小成比例外，且方向相同，則稱兩個現象是相似的。要保證兩

個流動問題的力學相似，必須是兩個流動幾何相似，運動相似，動力相似，以及兩

個流動的邊界條件和起始條件相似。

31.什么是因次分析法？

答：因次分析法就是通過對現象中物理量的因次以及因次之間互相聯系的各種

性質的分析來研究現象相似性的方法。

32.為什么虹吸管能將水輸送到一定的高度？

答：由于虹吸管內出現了真空。

33.什么是泵的揚程？

答：泵所輸送的單位重量流量的流體從進口至出口的能量增值。也就是單位重

量流量的流體通過泵所獲得的有效能量。單位是m。

34.什么是水力半徑？什么是當量直徑？

答:水力半徑R的定義為過流斷面面積和濕周之比，即；當量直徑。

35.什么是氣蝕現象？產氣憤蝕現象的因素是什么？

答：氣蝕是指浸蝕破壞材料之意，它是空氣泡現象所產生的后果。

因素有下：泵的安裝位置高出吸液面的高差太大；泵安裝地點的大氣壓較低；泵

所輸送的液體溫度過高。

36.為什么要考慮水泵的安裝高度？什么情況下，必須使泵裝設在吸水池水面

以下？

答：避免產氣憤蝕現象。吸液面壓強處在氣化壓力之下或者吸水高度大于10米

時必須使泵裝設在吸水池水面以下。

37.試述風機的工作原理

答：當葉輪隨軸旋轉時，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉而獲得離心力，并使氣體從

葉片間的出口處甩出。被甩出的氣體進入機殼，于是機殼內的氣體壓強增高，最

后被導向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強減少。外界氣體就能使

風機的的吸入口通過葉輪前盤中央的孔口吸入,源源不斷地輸送氣體。

38.歐拉方程：有哪些特點？

答：（1）用動量矩定理推導基本能量方程時\并未分析流體在葉輪流道半途的

運動過程，于是流體所獲得的理論揚程，僅與液體在葉片進、出口的運動速度

有關,而與流動過程無關；

（2）流體所獲得的理論揚程，與被輸送流體的種類無關。也就是說無論被輸

送的流體是水或是空氣，乃至其它密度不同的流體；只要葉片進、出口的速度三

角形相同,都可以得到相同的液柱或氣柱高度（揚程）。

39.為什么要采用后向葉型？

答：動壓水頭成分大,流體在蝸殼及擴壓器中的流速大，從而動靜壓轉換損失必然

較大，實踐證明，了解這種情況是很故意義的。由于在其它條件相同時；盡管前向

葉型的泵和風機的總的揚程較大，但能量損失也大，效率較低。因此離心式泵全

采用后向葉輪。在大型風機中，為了增長效率或減少噪聲水平，也幾乎都采用后

向葉型。

40.流體流通過泵或風機時，共涉及那些損失？

答：（1）水力損失（減少實際壓力）；

（2）容積損失（減少流量）；

（3）機械損失。

41.指出離心式風機重要部件名稱

圖3-1離心式通風機結構示意圖

1一葉輪；2—穩壓器；3-集武器；4—機殼；5—導洵器；6—進風

新；7一輪鍛；8—主軸；9一葉片；10—胡舌；II一擴散器

42.簡述供熱車間重要有哪些風機？根據所輸送的氣體性質說明它們在結構上

應注意哪些問題？

答案：

重要風機有：一次風機、送風機、引風機等。一次風機、送風機所輸送的是

比較干凈的冷空氣；引風機所輸送的是溫度較高的煙氣，并且煙氣中具有少量

的細飛灰和一些腐蝕性氣體

根據所輸送的氣體性質，引風機在結構上應考慮防磨、防積灰和防腐蝕,

以及軸承冷卻、機殼熱膨脹和熱變形等問題；

43.離心泵的工作原理是什么？

答案：離心泵的工作原理是當將泵和吸入管中灌滿液體而啟動后，由于葉輪的

旋轉葉輪中心附近的液體受離心力作用，被甩向葉輪的周邊，這時在葉輪中心

附近形成了沒有液體的局部真空，貯液槽內的液體在大氣壓作用下經吸入管進

入葉輪中，因此葉輪不斷旋轉，泵便能不斷吸入液體而吸入的液體又不斷地沿

排出管排出，并能送到一定高度。

44.機械轉動設備所用的潤滑油為什么要控制溫度？

答案：液體的黏性隨溫度的升高而減少，當機械轉動設備的潤滑油回油溫度

過高，由于黏性減少，妨礙油膜形成，會導致軸承溫度異常升高，甚至引起軸

瓦燒毀事故；而溫度過低，由于黏性增大，會導致設備振動。

45.發生繞流阻力的因素是什么？

答案：粘性流體繞物體流動時，物體一定受到流體的壓強和切向應力的作用，

這些力的合力一般可分解為與來流方向一致的作用力FD和垂直于來流方向的

升力FLo由于FD與物體運動方向相反，起著阻礙物體運動的作用，所以稱

為阻力。

繞流物體的阻力由兩部分組成：

一部分是由于流體的粘性在物體表面上作用著切向應力，由此切向應力所形成

的摩擦阻力；

另一部分是由于邊界層分離，物體前后形成壓強差而產生的壓差阻力。

摩擦阻力和壓差阻力之和統稱為物體阻力。

46.繪出軸流式泵與風機流量與功率的性能曲線，并分析為什么軸流式泵與風機

應全開閥門啟動？

答案：軸功率P在空轉狀態(qv=0)時最大，隨流量的增長隨之減小，為避免

原動機過載，對軸流式泵與風機要在閥門全開狀態下啟動。假如葉片安裝角是

可調的，在葉片安裝角小時，軸功率也小，所以對可調葉片的軸流式泵與風機

可在小

安裝角時啟動。

47.大型的軸流式、混流式泵與風機采用什么調節方式經濟性最高？

答案：大型的軸流式、混流式泵與風機采用可動葉片調節，即動葉安裝角可隨

不同工況而改變，這樣使泵與風機在低負荷時的效率大大提高，當葉片安裝角

增大時，性能曲線的流量、揚程、功率都增大，反之都減小。因而啟動時可減

小安裝角以減少啟動功率。改變葉片的安裝角時效率曲線也有變化，但在較大

流量范圍內幾乎可保持較高效率，并且避免了采用閥門調節的節流損失，所以

這種調節方式經濟性很高。

48.離心泵的軸向力是如何產生的？

答案：離心泵在運營電，由于作用在葉輪兩側的玉力不相等，特別是高壓水泵,

會產生一個很大的壓差作用力F1,此作用力的方向與離心泵轉軸的軸心線相平

行，故稱為軸向力。此外，液體在進入葉輪后流動方向由軸向轉為徑向，由于

流動方向的改變，產生了動量，導致流體對葉輪產生一個反沖力F2。反沖力F2

的方向與軸向力F1的方向相反。對于立式水泵，轉子的重量是軸向的，也是軸

向力的一部分，用F3表達。在這三部分軸向力中，F1是重要的。

49.管內流體流動產生的阻力損失有哪兒種？如何減少？

答案：管內流體流動產生的阻力損失有沿程阻力損失和局部阻力損失。

1.從公式分析減小阻力損失的措施

（1）減小沿程阻力損失。

1）減小管長Lo沿程阻力損失的大小與管路長度成正比，在滿足需要和保證

安全的基礎上，盡量減小管道長度。2）選用合理的經濟流速，適當增大管徑

do3）減小管壁的絕對粗糙度4）提高液體溫度，以減小動力粘滯系數5）使

用圓管。

（2）減小局部阻力損失

減少局部阻件個數；改善局部阻件形狀例如管道進口采用圓弧光滑過渡；改忽

然變徑管為漸變管；采用較大的轉彎半徑；減小三通阻力

從運營角度考慮減小阻力損失重要是保持各管路部件處在合理的運營狀態。減

少由于節流、堵塞等非正常流動而導致的阻力損失。

50.當粘性流體繞流圓柱體時為什么會發生邊界層的脫離？

答案：在邊界層內的流體質點除了受到摩擦阻力的作用外，還受到流動方向上

壓強差的作用。當流體繞過圓柱體最高點B流到后半部時，壓強增長，速度減

小，從而使動能消耗更大。當達成S點時，近壁處流體質點的動能已被消耗完

盡，于是一部分流體質點在S點停滯下來，過S點以后，壓強繼續增長：在

壓強差的作用下，近壁處的流體質點開始倒退。邊界層內流體質點的倒流迅速

擴展，而邊界層外的主流繼續向前流動，以ST線為界，在ST線內是倒流,

在ST線外是向前的主流，兩者流動方向相反，從而形成旋渦。使流體不再貼

著圓柱體表面流動，而從表面分離出來，導致邊界層分離，S點稱為分離點。

51.什么是水擊現象？如何防止？

答案：在壓力管路中，由于液體流速的急劇變化，從而導致管中液體的壓力顯

著、反復、迅速的變化，對管道有一種“錘擊”的特性，稱這種現象為水錘。

（或叫水擊。）

防止措施：增長閥門啟閉時間；盡量縮短管道的長度；增大管道直徑；管道上

裝設安全閥門等等減壓裝置，以限制壓力忽然升高的數值或壓力降得太低的數

值。

52.什么是水泵的汽蝕現象？為防止汽蝕現象在泵的結構上可采用哪些措

施？

答案：泵內反復出現液體的汽化與凝聚過程而引起對流道金屬表面的機械剝蝕

與氧化腐蝕的破壞現象稱為汽蝕現象，簡稱汽蝕。

1）首級葉輪采用雙吸葉輪，當流量相同時，雙吸葉輪能使葉輪進口的流速減少

一半，從而減少NPSHRo

2）增大葉輪進口面積，可用增大葉輪進口直徑D和增大葉片進口寬度B等方

法來達成。

3）適當增大葉輪前蓋板轉彎處曲率半徑，這樣可以減小液體脫壁限度，從而

減少NPSHRo

4）裝置誘導輪或前置葉輪。

5）選擇適當的葉片數也能提高抗汽蝕性能。

53.寫出泵有效功率表達式，并解釋式中各量的含義及單位。

答：泵有效功率表達式為

Pe=Pgqv

Pe:有效功率。W

P：密度,kg/m3

g:9.81N/kg

qv:體積流量，m3/s

H:揚程，m

54.風機全壓及靜壓的定義式什么？

答：風機的能頭風機的能頭稱為全壓或風壓，涉及靜壓和動壓。全壓系指單位

體積氣體流過風機時所獲得的總能量增長值。對風機來說，由于輸送的是氣體

（可壓縮性流體），即使進出口風管直徑相差不大，但流速仍可相差很大，因此，

其動壓改變較大，且在全壓中所占的比例很大，有時甚至可達全壓的50%以

上。而克服管路阻力要由靜壓來承擔，因此風機的風壓需要用全壓及靜壓分別

表達。

風機的動壓為

P4=華PS

風機的靜壓為

=0，—1小+號,1Pa

風機的全壓，涉及靜壓和動壓兩部分即

P=3+p*Pa

55.簡述流體在葉輪內的流動分析假設。

答：由于流體在葉輪內流動相稱復雜，為

了分析其流動規律，常作如下假設：

（1）葉輪中的葉片為無限多，即認為葉輪的葉片是一些無厚度的骨線（或稱型

線）。受葉片型線的約束，流體微團的運動軌跡完全與葉片型線相重合。

（2）流體為抱負流體，即忽略了流體的粘性。因此可暫不考慮由于粘性使速度

場不均勻而帶來的葉輪內的流動損失。

（3）流動為穩定流，即流動不隨時間變化。

（4）流體是不可壓縮的，這一點和實際情況差別不大，由于液體在很大壓差下

體積變化甚微，而氣體在壓差很小時體積變化也常忽略不計。

（5）流體在葉輪內的流動是軸對稱的流動。即認為在同一半徑的圓周上，流體

微團有相同大小的速度。就是說，每一層流面（流面是流線繞葉輪軸心線旋轉

一周所形成的面）上的流線形狀完全相同，因而，每層流面只需研究一條流線

即可。

56.解釋葉輪內流體的牽連運動、相對運動及絕對運動，并畫出速度三角

形。

答:所謂牽連運動是指：當葉輪旋轉時,流體微團在葉輪作用下沿著圓周方向的運

動。這時可以把流體微團當作好象是固定在葉輪上隨葉輪一起旋轉的剛體,其速

度稱為牽連速度，表達。顯然它的方向與圓周的切線方向一致，大小與所在的圓

周半徑r和轉速n有關。

所謂相對運動，是指流體微團在葉輪流道內相對于葉片的運動，其速度稱為相

對速度，顯然它的方向就是質點所在處葉片的切線方向，大小與流量qV及流道

形狀有關。

牽連運動和相對運動的合成運動稱為絕對運動，它是流體相對于機殼等固定件

的運動，其速度稱為絕對速度。速度三角形如下圖。

57.已知葉輪的幾何條件及轉速時,試求圓周速度u和絕對速度的徑向分速ur.答:

(1)圓周速度u為：

60

式中D一一葉輪直徑(作進，出口速度三角形時，分別以D1,或D2,代入)，m；

n-----葉輪轉速,r/min,,

(2)絕對速度的徑向分速ur為：

式中qVT.---理論流量，即流過葉輪的流量，m3/s；

A一—有效過流面積(與垂直的過流面積)，m2。

58.流體在軸流式葉輪內流動的速度三角形有什么特點？

答：在同?半徑.上葉柵前后的圓周速度相等，即ul=u2=u,并且由于流體流動的連續性及

不可壓假設，葉柵前后相對速度和絕對速度的軸向分量也相等即wla=w2a=w^a.via

=u2a=u8a。因此可將進、出口速度三角形畫在一起，如圖所示。

W2?

59.試寫出葉片式（離心式和軸流式）泵與風機的能量方程式的兩種形式。

答：葉片式泵與風機的能量方程式為：

PI

一（〃2%嘰一〃山購）(in)

—丁g

對于風機，習慣上用全壓表達流體所獲得的能量，即單位體積氣體流經葉輪時

獲得的能量。由于pTB:PgHT-,所以，風機的能量方程式為：

一〃"叱）（1,）

對于軸流式泵與風機，由于ul=u2=u,代入兩式，可得軸流式泵與風機的能量方

程式為：

P

HT?="（2Ua0-Luoo）（m）

g

PT.=0〃（"2"-"I叱）（l'a）

60.為了提高葉片式泵與風機的理論能頭,可以采用那些措施？

答：由能量方程式可知葉輪的理論能頭與葉輪外徑D2.圓周速度u2成正

比。

因u2=”D2n/60,所以，當其它條件相同時，加大葉輪外徑D2和提高轉速

n均可以提高理論能頭。但增大D2會使葉輪的摩擦損失增長，從而使泵預風機

的效率下降，同時還會使泵與風機的結構尺寸、重量和制導致本增長，此外，

還要受到材料強度、工藝規定等的限制，所以不能過份增大D2。

提高轉速，可以減小葉輪直徑，因而減小了結構尺寸和重量，可減少制導致本，

同時，提高轉速對效率等性能也會有所改善。因此，采用提高轉速來提高泵與

風機的理論能頭是目前普遍采用的方法。目前火力發電廠大型給水泵的轉速已

高達7500r/min。但是轉速的提高也受到材料強度的限制及泵的汽蝕性能和風機

噪聲的限制，所以轉速也不能無限制地提高。

提高u2u8也可提高理論能頭，而u2u8與葉輪的型式即出口安裝角82y有關,

這一點將在第ululus反映了泵與風機的吸入條件，減小ulU1U8也可提高

理論能頭。因此，在進行泵與風機的設計時，一股盡量使。1弋90°（即流體在

進口近似為徑向流入，uiu8-o）,以獲得較高的能頭。

61.為了提高葉片式泵與風機的理論能頭,采用加大葉輪外徑D2的方法與提高轉

速n的方法對泵與風機各有什么影響？

答：當其它條件相同時，加大葉輪外徑D2可以提高理論能頭。但增大D2會使葉

輪的摩擦損失增長，從而使泵預風機的效率下降，同時還會使泵與風機的結構

尺寸、重量和制導致本增長，此外，還要受到材料強度、工藝規定等的限制，

所以不能過份增大D2。

提高轉速，可以減小葉輪直徑，因而減小了結構尺寸和重量，可減少制導致本,

同時，提高轉速對效率等性能也會有所改善。因此，采用提高轉速來提高泵與

風機的理論能頭是目前普遍采用的方法。目前火力發電廠大型給水泵的轉速已

高達7500r/min。但是轉速的提高也受到材料強度的限制及泵的汽蝕性能和風機

噪聲的限制，所以轉速也不能無限制地提高。

62.分別畫出后彎式、徑向式和前彎式葉輪的出口速度三角形。

答：a為后向式，b為徑向式，c為前向式

63.簡述葉片安裝角與理論能頭的關系。

答：由出口速度三角形得：

%=〃2-hgCtg%

代入能量方程式得

2

〃丁8="2J±J5叫9="bclg/h

ggg

對一定的葉片、轉速和流量，a、b為定值。，在葉片安裝角也許達成的整個理

論范圍內，葉片安裝角越大，流體所獲得的能量就越高。

這樣，我們似乎可以得出結論：前向式葉輪的理論能頭大，因而效果好；而后

向式葉輪的理論能頭小，因而效果差；徑向葉輪的理論能頭居中，因而效果居

中。這種結論是不全面的，由于在理論能頭HT8中，還存在著動壓頭和靜壓頭

的比例問題，而這個分派比例在考慮到流體的粘性時，卻直接影響著葉輪的運

營效率等問題，這正是工程中所十分關心的。因此，還須在討論了B2y8而HT

8中的動壓頭和靜壓頭比例的影響之后，才干最終作出結論

64.簡述葉片安裝角與反作用度的關系。

答：反作用度是指靜壓頭和理論能頭的比值，用表達

「〃-〃—_〃一〃也

-

葉--777

可見，當葉輪的外徑、轉速、流量一定期，反作用度只和出口安裝角有關。隨

著82y8的增長，反作用度減小。當B2y8從其最小值82y8min增大到最大

值

P2y0°max時，反作用度從1減小到零。由分析不難看出，當B2y8加水B2y

8〈90。時，流體所獲得的理論能頭HT8中，靜壓頭Hsl8所占的比例大于動壓

頭lid”所占的比例；當90°<82y8<P2y^max時，則靜壓頭所占的比例小

于動壓頭所占的比例。應當說明的是兩種極限情況，只說明T的變化范圍，

而并無實際意義。由于在這兩種情況下，或者流體不能獲得能量，或者流體得

不到輸送。

65.三種不同型式的葉輪那種效率高,為什么？

答：從效率觀點看，后向式高，前向式低，徑向式居中。這是由于

1）從葉片間流速來看，前向式葉輪的流道較短，擴散度較大，在?情況下,流動容

易發生分離，因而局部殞失大；后向式葉輪流道較長,并且變化均勻,不易產生分

離，故局部損失小；而徑向式葉輪則介于兩者之間

2）從葉片的曲率大小來看,前向式葉輪的曲率大,因它迫使流體沿著旋轉方向

拋出，使流體的運動方向變化較大,因此,流動損失較大；后向式葉片曲率較小，

與前者比較,損失小，效率高

3）從能量轉化觀點看,前向式動壓頭所占比例比后向式大，而工程實際中所希

望的是高的靜壓頭以克服管路系統的阻力,而不希望有高的動壓頭。因此,規定

葉輪出口的動壓頭要在葉輪后的導葉或蝸殼中部分地轉化為靜壓頭。而這種能

量轉化總是隨著著損失,速度越高,轉化損失越大，所以,前向式能量損失比后向

式大

66.流體流經泵與風機時存在那幾種形式的損失？

答：流體流經泵與風機時的損失，按其能量損失的形式不同可分為三種：機械

損失、容積損失和流動損失。

67.圓盤摩擦損失屬于哪種形式的損失？它與那些因素有關？

答：圓盤摩擦損失雖然具有流動損失的特點，但它只是消耗原動機的輸入功率

而不減少葉輪內輸送流體的能頭，故歸為機械損失。

圓盤摩擦損失APn2與轉速n的三次方、葉輪外徑D2的五次方成正比；減

少葉輪蓋板外表面和殼腔內表面的粗糙度可以減少APm2,從而提高效率；適當

選取葉輪和殼體的間隙，可以減少圓盤摩擦損失。

68.什么是沖擊損失,它是如何產生的？

答：當流量偏離設計流量時，流體速度的大小和方向要發生變化，在葉片入口

和從葉輪出來進入壓出室時，流動角不等于葉片的安裝角，從而產生的損失叫

沖擊損失。

當流量偏離設計流量時（不管是大于還是小于設計流量）可將相對速度分解為

兩個分速：一個與葉片進口安裝角一致，用表達；一個與該點的圓周切線方向

一致，用WS表達，稱為沖擊速度。由于沖擊速度的存在，使得流體在葉片背面

或葉片工作面上形成渦流，導致很大的能量損失。

69.機械效率、容積效率和流動效率的定義式是什么,三者與總效率的關系如

何？

答：機械效率等于軸功率克服機械損失后所剩余的功率（即流動功率Ph）與軸

功率Psh之比，

容積效率為考慮容積損失后的功率與未考慮容積撮失前的功率之比，。

流動效率等于考慮流動損失后的功率（即有效功率）與未考慮流動損失前的功

率之比。

=分〃_〃_〃二〃

一分〃〃+/《/.

P'―/^-A/>m-A/>.pgT〃T

三者與總效率的關系是:

pp/V/>

7一工一工晨7hW

70.泵啟動時,為避免啟動電流過大,離心式泵和軸流式泵的出口閥門狀態如何？

為什么？

答：離心式泵與風機的Psh-qV曲線隨著流量的增長呈上升趨勢，混流式泵與風

機的Psh-qV曲線幾乎不變或者變化很小，而軸流式泵與風機的Psh-qV曲線隨

著流量的增長，急劇下降。一般說，對軸流泵，當關閉閥門（qV=0）時的軸功

率是其最佳工況下軸功率的120%?140%左右此，軸流式泵與風機在小流量時容

易引起原動機過載。為了減小原動機容量和避免啟動電流過大，軸流式泵與風

機應在全開閥門的情況下啟動，而離心式泵與風機則應在關閉閥門的情況下啟

動。

71.對自江河、水庫取水的電廠循環水泵而言，其H-qV性能曲線應如何比較

好；而對于電廠的給水泵、凝結水泵，其H-qV性能曲線應如何比較好，為什

么？

答：自江河、水庫取水的電廠循環水泵選擇陡降型曲線，由于這種曲線的特點

是，當流量變化很小時能頭變化很大，因而適宜于流量變化不大而能頭變化較

大的場合。隨著季節的變化，江河、水庫的水位漲落差非常大，同時水的清潔

度也發生變化，均會影響到循環水泵的工作性能（揚程），而我們規定循環水

泵應具有當揚程變化較大時而流量變化較小的特性。對于電廠的給水泵、凝結

水泵，其H-qV性能由線選擇平坦型這是由于：汽輪發電機在運營時負荷變化

是不可避免的，特別是對調峰機組，負荷變化更大。但是，由于主機安全經濟

性的規定，汽包的壓強（或凝汽器內的壓強）變化不能太大，這就規定給水

泵、凝結水泵應具有流量變化很大時，揚程變化不大的性能.

四、計算題

1.圖示為一采暖系統圖。由于水溫升高引起水的體積膨脹，為了防止管道及暖氣片脹裂，特

在系統頂部設立一膨脹水箱，使水的體積有自由膨脹的余地。若系統內水的總體積m3,加

熱前后溫差。。水的膨脹系數，求膨脹水箱的最小容積。

［解］由得:

dV=a-VclT=O.(XX)5x8x5O

=0.2m3

故膨脹水箱的最小容積為0.2nr，

2.有一矩形底孔閘門，高m.寬m,上游水深m下游水深m。試用圖解法及解析法求

作用于閘門上的水靜壓力及作用點？

-Pv=y-hc-A-y'he-A

x6(4.5-3.5)

作用于閘門中心

〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃，

—h)?A=y,b?h

=9.807x6=59kN

3.寬為Im,長為AB的矩形閘門，傾角為，左側水深m,右側水深m。試用圖解法求作

用于閘門上的水靜壓力及其作用點？

［解］壓強分布圖略，根據圖計算如下:

2

P=^-^=1/-/?1ysin450-i/-V/sin45°

題2-28忸

=62.3-27.65=34.65kN

.一6必

p

62.3x-x———27.65x(x/2+-+—^―)

32x45°32x45°

34.65

62.3x2>/2-27.65x-V2

_________________3___

34.65

176-91c~

------=2.46m

34.65

4.m,閘門可繞C點轉動。求閘門自動打開的水深為多少米。

一bh}~

Jjy?A=—2------=0.1m

JE用點的極限點，當其高于C點閘門自動打開。

」一…I2

.IV.2h,10八u1”

h=——h,4—=--F().5=1.33m

121212

即m時，閘門便自動打開。

5.有一圓滾門，長度m,直徑m,上游水深叫下游水深?n,求作用于圓滾門上的水平

和鉛直分壓力。

［解］

_07xl0x(42-22)

［A13R./

J-yAl=y-'7rR~l

27x4x10

=920kN

6.一弧形閘門AB,寬m,圓心角，半徑m,閘門轉軸恰與水面齊平，求作用于閘門的水

靜壓力及作用點。

［解］/?=ysin^>=V2

/?2-/?=4/=4x9.807=39.2kN

P:=y-V=//x面積

（扇形面積-三角形面積）

1%g//)=9.807x4x(1—l)

=22.4kN

P=個p：+P：=45.2kN

7.油沿管線流動,A斷面流速為2m/s,不計損失,求開口C管中的液面高度。

寫A.B兩斷面的能

2g/2g

-^=2.7+—(22-4.52)

y2g

=2.7-0.83

=1.86m

8.用水銀比壓計量測管中水流，過流斷面中點流速u如圖。測得A點的比壓計讀數mm汞

柱。（1）求該點的流速u；（2）若管中流體是密度為g/cm3的油，仍不變，該點流速為

若干,不計損失。

y2gy

FPO

2gyyy

當管中通水時:

^^-A/?=12.6xA/?

/

〃=，2xgx12.6xA/?=V2x9.807x12.6x0.06=3.85m/s

當管中通油時:

^^^■33.4-0.8x9.807

=16xA/?

/0.8x9.807

u=J2xgxl6xA/?=>/2x9.807x16x0.06=4.31m/s

9.水由管中鉛直流出，求流量及測壓計讀數。水流無損失。

［解］寫出管口斷面，圓盤周邊斷面的能顯方程:

22

3+0+工=0+0+工

2g2g

A.匕=A??V2

生?(0.05)2

A4

萬x().3x().001

(IOS?

V)=2.1xV)

0.3x0.001x4

2Q

所以（2.1x%）~上一3工=——=0.882v.=J2￡x0.882=4.15m/s

2g2g2g2.12-1,76

Q=4匕=7(0.05)2x4.15=0.00815m3/s

寫管出口、圓盤測壓管連接處的能量方程:

3+工=K/./;=/.(3+0.882)

2g/

由等壓面規律得：

〃+/x1.5=%xAA

△〃〃QX07

=-Lx(+1.5/1=2(3+0.882+1.5)=-X5.382=0.395m=395mm

Xi%133.4

10.直徑為mm的管道在支承水平面上分支為mm的兩支管,A-A斷面壓強為kN/n】2,管

道流量m3/s,兩支管流量相等：（I）不計水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為

支管流速水頭的5倍,求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。

［解］V.=—=---------=1.56m/s

A（x（0.7）2

-=---------=1.53m/s

?(x(0.5)2

...._P1,V22

---1---------1----

y2gy2g

%=?Y1=Pi?1"1.53?=pi

y72g2gy2g2g/

p2=/?]=70kN/nr

寫能量方程式:

vxcos+

PiA+pQxVj=2x(〃2A2+pQi2)*^0

Rx=PM+/?21v-2x(p2A2+pQ2v2)xcos30°

=70000x-(0.7)24-lOOOx0.6xl.56-V3[70000x-(0.7)2+1OOOx0.3x1.53]

44

=3080+139=3219A=3.219kN

當記入損失時：

乙+近=乙+目+5工

/2gy2g2g

p2=64.15kN/nr

同理

放=35.24kN

11.油在管中以m/s的速度流動，油的密度kg/m3,m,mm水銀壓差計測得cm,試求

(1)油在管中的流態？(2)油的運動粘滯系數？(3)若保持相同的平均流速反向流

動,壓差計的讀數有什何變化?

0.09x12680x9.8x(2.5)2x107二Q79x10T皿%

/=32x3x920

,vd1x0.025…

校核是否為層流^---^^-316

所認為層流。

(3)若倒流:

則下端壓強大于上端壓強.仍為9cm。

12,油的流量cm3/s,流過直徑mm的細管，在m長的管段兩端水銀壓差計讀數cm,油

的宓度kg/m3.求油的和信。

—：2.72m/s

.2

八依-。油)、”小2號

0.3x12700x9.8x(0.006)2

D—,=8.6xIO“'iRs

2x32x900x2.72

〃==8.6x10-6x900=7.75x10-3pas

驗證：Re=—=272^00^6=1897<2(XX)

u8.6X10-6

故為層流。

13.水箱側壁接出?根由兩段不同的管徑所組成的管道。已知mm,mm.m,管道的當量

糙度mm,水溫為oC。若管道的出口流速m/s,求(1)水位H。(2)繪出總水頭線和測

壓管水頭線。

75o

=2x(----)=0.5m/s

150

箸=74257